[发明专利]毫米波腔体滤波器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波通讯与电子对抗技术领域，具体是一种与微加工工艺密切相关的毫米波腔体滤波器的制作方法。

背景技术

滤波器广泛应用于现代通讯与电子对抗等领域，用以消除所需信号频率以外的杂波和干扰信号，是一种常见的选频器件。滤波器有多种多样的，其中腔体滤波器因其具有结构坚固、工作频段高、损耗低、承受功率高等特点，收到青睐。同时，腔体滤波器是一种纯结构性的器件，其性能指标及可靠性都取决于自身的结构特征。

随着无线电频谱资源日益紧张，寻找到并充分利用其他适合的无线电波有着重要的意义。毫米波频率高、频带宽、信号容量大，易于实现窄波束定向辐射等诸多优点，受到人们的越来越多关注和青睐。另外，与工作频率密切相关一个因素是射频器件的尺寸。高频器件尺寸更小，更能满足电子系统小型化和便携化的发展要求。然而，对于体积微小（尺寸为毫米级甚至亚毫米级）的毫米波器件，特别是毫米波腔体滤波器，结构复杂、精度要求极高（要求精度为微米级），传统加工工艺实现起来相当困难。因此，设计高频段微型化滤波器，研发新型结构的微加工工艺，已成为业界广泛关注的问题。

高频滤波器件，由于尺寸较小，精度要求很高，传统机械加工实现起来很难，但随着MEMS（Microelectromechanical System 微机电系统）技术的日益发展，尤其是硅微工艺逐渐成熟，很多科研人员开始应用MEMS技术，但是，硅工艺操作复杂，难以制造复杂的三维结构，而且，由于绝缘性不佳，硅并非理想的射频MEMS材料。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种毫米波腔体滤波器的制作方法。本发明过程中，使用光刻胶作为辅助材料，使用电镀金属材料作为结构材料，并配合不同图案的掩膜板，采用多层匀胶、逐层光刻并显影、最终剥离固化的光刻胶的技术，可以精确构造出腔体滤波器复杂的三维金属结构（加工精度为微米甚至亚微米级）。此外，利用弹性优异的柔性材料PDMS对其进行翻模，构造模具，再对模具进行注塑固化，可以对腔体结构及盖板结构进行快速精确复制（复制精度为纳米级），最后将二者进行键合封装，即得到完整的毫米波腔体滤波器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种毫米波腔体滤波器的制作方法，毫米波腔体滤波器包括腔体、谐振柱和盖板，腔体内设有隔离架，隔离架由一个竖隔离壁以及若干个垂直交叉固定在竖隔离壁上的横隔离壁组成，隔离架的一端部与腔体侧板固定、其余各端部与腔体侧板之间留有耦合窗；隔离架将腔体内部空间分割成若干空腔，谐振柱分置收容于各空腔内；谐振柱均分为若干组且各组高度不相同；腔体侧板上开设有同轴馈源入、出口，与同轴馈源入、出口位置对应的一组谐振柱上各固接有一根同轴馈线，同轴馈线的另一端穿过同轴馈源入、出口后置于腔体外部；盖板上对应同轴馈源入、出口的位置设有可以卡入同轴馈源入、出口的卡块，盖板通过卡块与腔体紧密键合；工作时，微波信号由一端的同轴馈线经同轴馈源入口进入到腔体内，在腔体内依次经过呈U字形走向的各个空腔，被各个空腔内的谐振柱滤波后，筛选出所需要的信号后，由腔体另一端的同轴馈线经同轴馈源出口输出。该毫米波腔体滤波器是以电镀金属为结构材料，其是是在基片上多层匀胶，同时先后配合若干片刻有不同图案的掩膜板多次对准光刻、显影并电镀、逐层加工，最终将固化的光刻胶结构剥离而制得的；具体的制作方法包括如下步骤（以负光刻胶为辅助结构材料制作，且同轴馈线与谐振柱为分体设置）：

1）首先取基片，在基片上均匀附着一层金属种子层（该金属种子层是作为电镀工序的金属底层，在金属底层上来电镀金属），在金属层上旋涂第一层负光刻胶至所需高度，然后将A掩膜板置于旋涂好的第一层负光刻胶上，最后对准A掩膜板进行光刻；其中，A掩膜板上的图案为：腔体的四个侧板遮挡，腔体内隔离架和各组谐振柱遮挡，其余镂空；经过显影，第一层负光刻胶上形成的图案为： A掩膜板上镂空的部分固化、遮挡的部分形成凹孔，并露出腔体的四个侧板、隔离架和各组谐振柱在基片上的金属种子层，向凹孔内电镀金属至第一层负光刻胶的高度；